基于PLD的視頻接口的技術(shù)構(gòu)成與應(yīng)用設(shè)計(jì)

常用的消費(fèi)類視頻接口包括IEEE 1394（火線）、USB 2.0、DVI、HDMI和各種各樣的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。本文將介紹如何應(yīng)用可編程邏輯器件（PLD）將不同的高速視頻內(nèi)容連接到視頻播放器。

視頻輸入

USB 2.0是目前連接電腦和娛樂(lè)信息設(shè)備的主流高速視頻標(biāo)準(zhǔn)。USB 2.0采用NRZI編碼，帶寬480Mb/s。從數(shù)碼相機(jī)、機(jī)頂盒、信息家電，到MP3播放器、PDA、游戲控制臺(tái)和3G手機(jī)，每種設(shè)備都有一兩個(gè)USB 2.0接口。

USB主設(shè)備可為其外部設(shè)備供電，在5m電纜上最高可實(shí)現(xiàn)500mA、5V供電，最多可支持127個(gè)外部設(shè)備。數(shù)字電視（DTV）調(diào)諧器安裝有USB模塊，如果使用者將其連接到筆記本電腦，那么就可以在旅途中收看電視節(jié)目了。

標(biāo)清視頻解碼的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)8Mb/s，而高清視頻解碼的傳輸速率要求是55Mb/s，都比USB 2.0的傳輸速率低很多。低成本的專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（ASSP）主/設(shè)備USB控制器可用做視頻的PHY接口。輸出經(jīng)并行總線可以被送往PLD以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，為了進(jìn)一步集成，USB MAC（介質(zhì)訪問(wèn)控制器）可以被設(shè)計(jì)到PLD中。

并行的視頻數(shù)據(jù)可以經(jīng)復(fù)用器被送至最終的視頻解碼器播放。USB 2.0 PHY芯片可被輕松連接至PLD的任意I/O引腳。大多數(shù)PLD的I/O引腳都可被編程實(shí)現(xiàn)3.3、2.5、1.8或1.5V LVTTL/LVCMOS。

IEEE 1394采用全雙工8b/10b編碼，傳輸速率最高可達(dá)400 Mb/s。火線接口可在沒(méi)有主設(shè)備的情況下運(yùn)行，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，線纜最長(zhǎng)可達(dá)4.5m，最多支持63個(gè)設(shè)備。對(duì)于相連的設(shè)備，可提供1.25A、12V供電。低成本的物理層ASSP可用做與PLD的接口，以進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理。

視頻輸出

DVI和HDMI都基于最小化傳輸差分信號(hào)（TMDS）信道，采用8b/10b編碼。A類HDMI向下兼容僅傳輸數(shù)字信號(hào)的DVI-D，這就意味著采用合適的適配器，DVI輸出可以驅(qū)動(dòng)HDMI監(jiān)視器，反之亦然，但這時(shí)HDMI的音頻和遙控點(diǎn)選功能不可用。

B類HDMI向下兼容雙傳輸頻道DVI。高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)（HDCP）是用于保護(hù)數(shù)字娛樂(lè)內(nèi)容的技術(shù)，可以防止最終用戶觀看或復(fù)制受限的內(nèi)容。大部分HDMI接口支持HDCP規(guī)范，但DVI大多不支持HDCP。

現(xiàn)有的多種DVI和HDMI PHY芯片可與PLD直接接口。PLD通常都提供消除交錯(cuò)信號(hào)、色彩空間轉(zhuǎn)換和2D濾波等圖象的處理和增強(qiáng)功能。這些是當(dāng)今面向大邏輯單元、DSP塊和閃存的PLD的完美應(yīng)用。

大多數(shù)消費(fèi)電子產(chǎn)品都提供了用于控制和配置的I2C接口。有很多參考設(shè)計(jì)可以下載和重用。為Altera的PLD產(chǎn)品系列優(yōu)化的VHDL語(yǔ)言中有其I2C控制器。設(shè)計(jì)中，VHDL源文件的寄存器地址全被定義為常數(shù)，設(shè)計(jì)人員可以簡(jiǎn)單的進(jìn)行自定義。內(nèi)存基地址寄存器的地址定義為類屬參數(shù)，也可方便的被修改和自定義。這一設(shè)計(jì)中的一個(gè)引腳給出了輸出指示信號(hào)，可在I2C數(shù)據(jù)傳輸完成時(shí)被MCU用做指示信號(hào)。

系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

大多數(shù)PLD都可接受不同格式和協(xié)議的數(shù)字視頻源。PLD將輸入的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換送入10b CCIR 656標(biāo)準(zhǔn)并行視頻總線，從而通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)字編碼器（DENC）芯片播放這些視頻流。這種總線可被選通或復(fù)用輸出到DENC。

圖1給出的PLD應(yīng)用框圖將數(shù)字視頻源連接到視頻播放。一個(gè)典型的高I/O引腳密度的PLD可容納來(lái)自PHY芯片的并行視頻數(shù)據(jù)。

圖1 PLD可將數(shù)字視頻源連接至視頻播放

從USB和IEEE 1394等接口輸入的不同數(shù)據(jù)總線首先要進(jìn)入通用I/O引腳。第二步是將并行的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入類屬視頻總線，從而允許復(fù)用或選通以播放。I2C的參考設(shè)計(jì)用于控制PLD和板上ASSP的配置。

圖2給出了整個(gè)系統(tǒng)的框圖，包括視頻PHY芯片到PLD的連接。PLD的輸出產(chǎn)生了CCIR 656視頻格式數(shù)據(jù)，經(jīng)總線進(jìn)入現(xiàn)有的視頻編碼器。采用I2C參考設(shè)計(jì)可完成對(duì)全部PLD和標(biāo)準(zhǔn)芯片的控制。

圖2 視頻PHY芯片經(jīng)PLD生成CCIR 656格式的視頻信號(hào)